太陽能熱水器是我國具有獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的可再生能源產(chǎn)品，因其節(jié)能、環(huán)保、實(shí)用，贏得了社會(huì)的廣泛認(rèn)可，十幾年來，得到了長足的發(fā)展。作為重要的新能源替代產(chǎn)品，綠色環(huán)保是太陽能熱水器的最大亮點(diǎn)和生命力所在。在太陽能熱水器的制造過程中，其水箱的聚氨酯發(fā)泡系統(tǒng)尤為關(guān)鍵。
當(dāng)前太陽能熱水器水箱的聚氨酯發(fā)泡已經(jīng)發(fā)展到了第四代：
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第一代 |
第二代 |
第三代 |
第四代 |
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CFC-11 |
HCFC-141b |
HFC-245fa |
全水發(fā)泡+生物質(zhì) |
CFC-11 HCFC-141b HFC-245fa 全水發(fā)泡+生物質(zhì)
然而目前的聚氨酯發(fā)泡在太陽能行業(yè)卻是一個(gè)污染點(diǎn)：消耗石油資源、HCFC-141b發(fā)泡破壞臭氧層、廢棄泡沫造成“白色污染”，等等。以上問題遲遲不能徹底解決，成為太陽能熱水器的唯一瑕疵。近年來，隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，太陽能熱水器在生產(chǎn)和使用過程中的污染和生態(tài)問題日益彰顯出來，猶如在太陽能的“綠色標(biāo)簽”上點(diǎn)上了色斑，以下是這幾種“雜色”：
一、紫色(紫外線)污染：
HCFC-141b的分子中含有兩個(gè)Cl•,在大氣層中經(jīng)高能紫外線照射可分解出氯的自由基Cl•，Cl•可發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：
Cl•+O3→ClO+O2
ClO+O•→Cl•+O2
由以上化學(xué)反應(yīng)可以看出，Cl•不僅會(huì)消耗臭氧層，而且可以再生，因此一個(gè)Cl•可以消耗幾千個(gè)臭氧分子。
因?yàn)楣に嚿系奶匦�，�?dāng)前太陽能熱水器聚氨酯發(fā)泡所用發(fā)泡劑大多數(shù)為HCFC-141b，雖然污染少于CFC-11，但由于其ODP值約為0.15，對大氣臭氧層仍然存在破壞作用，勢必會(huì)增加地球上紫外線的吸收量，造成嚴(yán)重的生態(tài)破壞，損傷人體健康。其造成的污染可稱為“紫色污染”;
二、黑色(石油)污染：
隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，太陽能熱水器的保溫層每年需消耗聚氨酯泡沫達(dá)6-8萬噸，而當(dāng)前聚氨酯大多是石油下游產(chǎn)品，每年消耗著大量的石油資源。眾所周知，黑色的石油是戰(zhàn)略性資源，不可再生，而從勘探→開采→儲(chǔ)運(yùn)→裂解→深加工，卻又無一不消耗能源，導(dǎo)致更大量CO2的排放，大大增加了大氣中CO2總量。成為太陽能熱水器生產(chǎn)的“黑色污染”。與此形成鮮明對照的背景是：我國的石油可采儲(chǔ)量只有23億噸，以目前的速度，可采年限僅為14年�！钊苏痼@!
三、白色污染：
太陽能熱水器在聚氨酯發(fā)泡過程中和報(bào)廢時(shí)產(chǎn)生大量廢棄聚氨酯泡沫，由于聚氨酯泡沫燃燒毒性大，自然分解需100多年時(shí)間，垃圾處理很成問題，廢棄的泡沫最終大多形成了“白色污染”。隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，該問題也日益顯現(xiàn)。
上述問題受到了國家環(huán)保部、太陽能行業(yè)協(xié)會(huì)等有關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，有些具有強(qiáng)烈社會(huì)責(zé)任感的企業(yè)也在一些領(lǐng)域拿出了應(yīng)對措施，比如，太陽雨公司、力諾公司開展了HFC-245fa發(fā)泡，該發(fā)泡劑完全避免了“紫色污染”，保護(hù)了地球臭氧層。但HFC-245fa的溫室效應(yīng)值是CO2的800-1000倍，也不宜大量使用(歐盟、日本等地區(qū)已經(jīng)準(zhǔn)備禁用)。目前，國內(nèi)外在“黑色污染”和“白色污染”方面的工作，尚未取得突破性進(jìn)展，
近年來，聯(lián)創(chuàng)聚氨酯公司站在綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的立場上，在以上領(lǐng)域做了大量的研究工作，2008年以來相繼解決了以上問題。采取了以下技術(shù)措施：
一、利用水(H2O)為發(fā)泡劑，替代HCFC-141b。由于其ODP=0，因此對大氣臭氧層的污染為“零”：
①在實(shí)際應(yīng)用中，通過技術(shù)攻關(guān)克服了泡沫酥脆、易收縮的缺點(diǎn)，并且在全水發(fā)泡聚氨酯的低密度和低導(dǎo)熱系數(shù)方面實(shí)現(xiàn)了突破。
②在避免了“紫色污染”的同時(shí)，由于替代的HCFC-141b本身是石油基制品，這樣實(shí)際也減少了石油的消耗，一舉兩得。
③在成本上，以H2O為發(fā)泡劑的聚氨酯發(fā)泡體系成本大大低于HFC-245fa發(fā)泡體系，與環(huán)戊烷發(fā)泡體系的成本非常相近，但環(huán)戊烷的易燃易爆性以及昂貴的設(shè)備投資和石油基本質(zhì)顯然無法與H2O發(fā)泡相比。
由以上三點(diǎn)可以看出，H2O發(fā)泡無疑是全無氟發(fā)泡的首選，隨著該技術(shù)在太陽能行業(yè)的日益成熟，必將為具有社會(huì)責(zé)任感的企業(yè)盡快實(shí)現(xiàn)全無氟替代開創(chuàng)一條快速的“綠色通道”。
二、利用生物基多元醇(NOP)代替石油基聚醚多元醇(PPG)生產(chǎn)聚氨酯保溫層，實(shí)現(xiàn)CO2綜合排放為“零”：
聯(lián)創(chuàng)公司開發(fā)了以棉籽油等為基礎(chǔ)的生物基多元醇，各項(xiàng)性能均可達(dá)到甚至優(yōu)于石油基聚醚多元醇的性能，產(chǎn)出的聚氨酯泡沫各項(xiàng)性能優(yōu)異，已在包括太陽能、家電、管道等多個(gè)領(lǐng)域成功應(yīng)用。
植物生長是減少大氣中CO2含量的重要途徑，經(jīng)過測算，每產(chǎn)出一噸植物油，可以減少CO2約3-5噸.
從碳平衡的角度計(jì)算分析，利用植物油做聚氨酯材料可產(chǎn)生2-3倍的“減碳”效應(yīng)，即在聚氨酯泡沫塑料中加入30﹪以上NOP，并且以水為發(fā)泡劑，可基本實(shí)現(xiàn)CO2綜合排放為“零”的效果。
歐盟新的“生物質(zhì)法案”將在3-5年內(nèi)推出，強(qiáng)制規(guī)定塑料制品必須含有20%以上的生物基材料，其中當(dāng)然也包括聚氨酯泡沫塑料——這也許會(huì)掀起一場新的材料革命。
三、控制聚氨酯泡沫降解速度，將“白色污染”控制為“零”：
由于NOP為植物基，其降解速度本身要快于PPG類，再添加特殊光降解劑可以實(shí)現(xiàn)對聚氨酯泡沫降解速度的控制：普通聚氨酯泡沫自然降解需100年以上，而NOP的聚氨酯泡沫塑料則可控制在30-50年;添加了特殊光降解劑的NOP聚氨酯泡沫塑料暴露在光線中，5-10年即會(huì)分解(在沒有光線時(shí)，泡沫降解速度并不加快)。這樣既滿足了太陽能熱水器的保溫需要，在水箱報(bào)廢拆解后又可以快速降解，最大限度的保護(hù)了環(huán)境，從而“白色污染”也可以控制為“零”。
具備以上三“零”特性的聚氨酯泡沫，在全無氟的基礎(chǔ)上引入了生物質(zhì)材料，更具有了可降解性和“減碳”效應(yīng)，從而使行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展成為可能，完全具備了更加環(huán)保的第四代綠色聚氨酯的要求。聯(lián)創(chuàng)聚氨酯的第四代綠色聚氨酯泡沫，最終將使太陽能熱水器無愧于“100%綠色產(chǎn)品”的稱號，讓無污染的太陽能熱水器盡快造福全世界。